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信息技術(shù)實驗的宗旨在于挖掘信息技術(shù)的核心概念和核心問題,至于哪些問題是信息技術(shù)的核心問題,制作一個全集,恐怕需要一個長時期的思考,不是本文的討論議題,但是至少在這一系列文章當(dāng)中筆者期待著能夠保證信息技術(shù)實驗作為一個領(lǐng)域其核心概念的穩(wěn)定性。在上期文章中介紹了首要的兩個核心概念:數(shù)據(jù)、穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系的定義,接下來在本文中介紹編碼、通訊、效率和信息量這四個其余的核心概念的基本定義和典型案例,這些概念是經(jīng)過長期的思考和教學(xué)實踐形成的,筆者期望這些概念在信息技術(shù)實驗的大框架之下是相對穩(wěn)定和基本的,但信息技術(shù)實驗是一個新的領(lǐng)域,難免思考有不妥甚至錯誤之處,歡迎用電子郵件或者發(fā)表文章爭鳴討論,這也是筆者拋出這些觀點的初衷之一。
編碼
編碼是從模擬信號到數(shù)字信號必須要經(jīng)歷的過程,就像聲音的波形原本是一條連續(xù)的曲線,但由于計算機采樣的關(guān)系,必須要確定采樣的時間間隔,以及振幅的變化范圍(Scaling),將這個變化范圍分成多少個小格(Leveling),真實的一個振幅如何找到它應(yīng)該對應(yīng)的那個小格(mapping),以及這個時間-數(shù)字化振幅的數(shù)據(jù)文件要以什么樣的形式存儲(Saving),將模擬轉(zhuǎn)化為數(shù)字過程稱之為編碼。換句話說,編碼的核心是一組對應(yīng)規(guī)則,這組規(guī)則可能很自然,像十進(jìn)制到二進(jìn)制轉(zhuǎn)化一樣自然,也可以非常繁瑣,像一個密碼本一樣似乎毫無規(guī)律可言,但是只要對應(yīng)的規(guī)則確定之后,編碼的大部分工作就完成了。
通訊
通訊與編碼是彼此獨立的兩個過程,每種通訊的需要就對應(yīng)一種編碼的需求,如一開始一段歌曲在音樂廳里有歌手傳遞給聽眾,之后聽眾在家里就可以完成歌曲的欣賞,于是歌曲被譜成歌譜,寫在文字上,聽眾如果不能請來歌手,就必須根據(jù)歌譜自己演唱。之后人們發(fā)明了唱片,振幅和時間的信息基本上被等比例的刻錄在唱片上,由制作唱片的人編碼,根據(jù)同一套編碼體系由播放唱片的機器解碼,這個解碼的過程是簡單而容易理解的。唱片在不同的人間直接傳遞,通訊方式是自然的、容易理解的,人們甚至難以感受到這個過程是在通訊,通訊更難以成為一個被人重視的重要領(lǐng)域。但是人們聽音樂始終是一種單向的信息傳遞,人們天然的就具有雙向傳遞信息的需求,而且期望這種體驗,在遠(yuǎn)距離的前提下,就像面對面的談話一樣暢達(dá),所以電話出現(xiàn)了。計算機的出現(xiàn),使得編碼變得非常準(zhǔn)確,一段音頻被數(shù)字化之后,不像唱片時代一樣傳輸和復(fù)制起來會有一定的制作誤差,被計算機數(shù)字化的音頻可以完全地拷貝給另外一個人,從一張軟盤到另外一張軟盤,這個過程當(dāng)中通訊比原來方便了。直到網(wǎng)絡(luò)時代的出現(xiàn),計算機通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實時地和另外一臺電腦實現(xiàn)通訊,通訊的過程中涉及通訊協(xié)議、保密方式、傳輸方式、通訊信號的增強等新的領(lǐng)域,此時,通訊技術(shù)相對于編碼技術(shù)被凸顯出來。在信息技術(shù)實驗當(dāng)中通訊類的實驗是一類非常重要的、凸顯信息技術(shù)學(xué)科特點的實驗。例如,將聲音的強弱作為信號的手段,以未加密的二進(jìn)制協(xié)議,通過雙頭耳機線、一臺電腦將耳機輸出的音頻信號輸入到另外一臺電腦的麥克風(fēng)端口上,另外一臺電腦將信息解碼后,用同樣的方式向第一臺電腦通訊,這樣的過程在現(xiàn)有的信息技術(shù)教學(xué)環(huán)境中是能夠?qū)崿F(xiàn)的,使用Scratch等簡單的程序語言,學(xué)生是可以從原理層面上掌握通訊的技術(shù)特點和核心概念的。因此將通訊作為信息技術(shù)實驗的一個核心概念提出。
效率
效率問題一開始就出現(xiàn)在計算機和單片機的產(chǎn)生過程當(dāng)中,計算機一開始的社會需求就源自于人們對于提高大數(shù)據(jù)的運算速度即效率的追求,同樣各種功能各異的單片機和機器人生產(chǎn)的重要目的就在于提高效率,而在信息技術(shù)實驗這個領(lǐng)域中,效率同樣是一個需要重要提及和研究的主題。常見的效率比較的過程出現(xiàn)在以下幾個方面:①算法效率比較。這類效率的比較常常出現(xiàn)在各種程序設(shè)計的競賽中,如在一定的代碼長度和一定的內(nèi)存使用空間內(nèi),哪種算法執(zhí)行的時間更短一些,這種過程常常是現(xiàn)在程序設(shè)計課程在高級階段的教學(xué)內(nèi)容。②新軟件和舊軟件在效率上的比較。我們在使用應(yīng)用軟件的過程中,總是認(rèn)為新的軟件一定比舊的軟件好用,大公司的軟件一定比小軟件好用。事實上,基礎(chǔ)教育具有公益的性質(zhì),基礎(chǔ)教育并不是為壟斷的軟件企業(yè)提供消費者的一個渠道,而應(yīng)該是培養(yǎng)理性的,具有充分自主性和選擇能力的適應(yīng)未來軟件市場的合格消費者,因此讓學(xué)生比較不同軟件的使用效率、性價比,同一款軟件改進(jìn)之后的工作效率,是我們講授應(yīng)用軟件的一個重要的一直被忽視的教學(xué)內(nèi)容。③是否要研發(fā)新技術(shù)的判斷力。學(xué)習(xí)了如何比較和選用軟件之后,作為一個初步掌握了一門編程語言、初步具備了編寫應(yīng)用軟件的學(xué)生,在面臨真實的工程問題時,需要判斷工程項目使用舊的但是執(zhí)行效率低的算法還是用新研發(fā)的執(zhí)行效率高但是研發(fā)過程存在風(fēng)險的新的算法來實現(xiàn),這個過程無論是在編寫軟件還是在應(yīng)用軟件的過程中都是常常出現(xiàn)的,需要許多個案例來幫助學(xué)生判斷和反思,提高學(xué)生的判斷力。④技術(shù)路徑的效率比較。軟件的編寫或者工程任務(wù)的完成,其技術(shù)路徑和研發(fā)方式有很多,如有一個人完成的、分小組完成的,將整個工程分成幾個部分、一環(huán)套一環(huán)完成的、也有將整個工程分成幾個階段,每個階段相對完整、使用迭代過程完成的,這些都是不同的技術(shù)路徑,這些技術(shù)路徑的效率的比照,同樣也是一個重要的研究議題。因此,在信息技術(shù)實驗這個領(lǐng)域,效率的概念是需要用具體的過程,具體的數(shù)據(jù)來讓學(xué)生體會和研究的,遠(yuǎn)勝于教師簡單地給出結(jié)論。
信息量
移動通信技術(shù)的發(fā)展,更多地體現(xiàn)在3G、4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,實現(xiàn)了信息有效傳輸,幫助人們解決了現(xiàn)實問題。這一技術(shù)手段與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展就有較大的關(guān)聯(lián)性,將之應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中,可以發(fā)揮有效作用。本文主要分析了移動通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的實際情況,并就其結(jié)構(gòu)組成情況進(jìn)行了相關(guān)闡述。
【關(guān)鍵詞】
移動通信技術(shù);物聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用探究
前言:
物聯(lián)網(wǎng)與移動通信技術(shù)本身存在一定的差異性,移動通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用,需要對現(xiàn)有技術(shù)手段進(jìn)行有效改進(jìn),這樣一來,才能夠更好地滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需要。本文在對該問題分析過程中,主要探究了移動通信技術(shù)如何在物聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行有效應(yīng)用。
一、物聯(lián)網(wǎng)概念分析
物聯(lián)網(wǎng)這一概念的提出,主要是1999年Ashton教授在研究RFID時提出的,并且在2005年,物聯(lián)網(wǎng)概念得到了有效擴充[1]。物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展,主要起始于2008年經(jīng)濟危機爆發(fā)后,各國紛紛將目光投到了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面。物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用過程中,能夠利用一定的感知手段對物體進(jìn)行感知,并通過信息傳輸技術(shù),實現(xiàn)信息的相互和遠(yuǎn)距離傳輸,從而滿足人們的實際需要。物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用過程中,能夠有效實現(xiàn)對客觀物體的感知、定位、監(jiān)控、管理等目標(biāo)[2]。
二、物聯(lián)網(wǎng)中移動通信技術(shù)的應(yīng)用
2.1移動通信終端在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
移動終端主要是指對信息接收的終端設(shè)備,能夠更好地實現(xiàn)信息節(jié)點移動,從而保證網(wǎng)絡(luò)信息通信能夠?qū)崿F(xiàn)隨時隨地的發(fā)展目標(biāo)。隨著人們對互聯(lián)網(wǎng)需求的不斷提升,實現(xiàn)設(shè)備的移動性,成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展必須考慮的一個重要議題。移動終端在應(yīng)用過程中,能夠更好地實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸和接受目標(biāo),從而實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)物質(zhì)發(fā)展需要。例如家居安防系統(tǒng)中,人們通過使用手機,可以與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效連接,從而對家居情況進(jìn)行有效監(jiān)控[3]。這樣一來,有效地提升了居住的安全性,對于保護(hù)人們財產(chǎn)安全,起到了十分重要的作用。
2.2傳輸網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中,離不開對信息傳輸?shù)挠行?yīng)用,這就需要實現(xiàn)信息傳輸目標(biāo)。3G、4G網(wǎng)絡(luò)在移動通信技術(shù)中的應(yīng)用,更好地實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)需要。在進(jìn)行應(yīng)用過程中,可以將現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用,幫助物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息傳輸目的,這種承載性,促進(jìn)了移動通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行有效應(yīng)用。3G、4G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,是移動通信系技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中的一個重要原因,它更好地實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)信息傳輸。移動通信技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,為其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用,創(chuàng)造了有利條件,并能夠更好地解決物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中存在的實際問題。
2.3移動通信管理平臺的應(yīng)用
移動通信技術(shù)發(fā)展工程中,離不開管理平臺對技術(shù)的有效管理,從而保證移動通信系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠地運行。在這一過程中,移動通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備性能的檢測,并對其進(jìn)行維護(hù)。物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中,構(gòu)建有效地管理平臺,是其發(fā)展的一個必然選擇。同時,移動通信管理平臺在物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)中,同樣適合,這就促進(jìn)了移動通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行更好地應(yīng)用。
三、移動通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的改進(jìn)措施探究
首先,需要對移動終端進(jìn)行有效改進(jìn)。移動通信終端在進(jìn)行信號傳輸過程中,主要以語言信號和信息信號為主,難以實現(xiàn)對物體的控制功能,這就導(dǎo)致移動終端無法在物聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行直接應(yīng)用。對移動終端改進(jìn),要注重增加移動終端的傳感功能和控制功能,從而使其符合物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展實際需要[4]。其次,注重對網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行有效地改進(jìn)。在改進(jìn)過程中,要注重立足于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展實際需要,具體可從以下幾點考慮:第一,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中,涉及到的內(nèi)容更多,這就要求移動通信技術(shù)具有更大的容量,能夠保證信息傳輸與接收滿足系統(tǒng)需求;第二,物聯(lián)網(wǎng)在進(jìn)行信息傳輸過程中,必須具備更高的安全性和可靠性。移動通信技術(shù)在應(yīng)用時,其信號傳輸受到的影響因素較多,必須對這一問題進(jìn)行改進(jìn),從而提升移動通信技術(shù)在進(jìn)行信息傳輸過程中,具有更高的安全性和可靠性;第三,注重開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)新的業(yè)務(wù),并且注重移動通信技術(shù)在業(yè)務(wù)開發(fā)過程中的有效作用,實現(xiàn)二者之間的有機結(jié)合,從而更好地促進(jìn)移動通信技術(shù)的應(yīng)用水平和應(yīng)用效果。
四、結(jié)束語
現(xiàn)階段,移動通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的融合,具有較大的局限性,主要體現(xiàn)在移動通信技術(shù)不能夠很好地與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行融合。由此可見,在未來發(fā)展過程中,要注重對物聯(lián)網(wǎng)的有效管理,并對移動通信技術(shù)進(jìn)行有效研發(fā),促進(jìn)二者之間實現(xiàn)更好地融合。
作者:徐劼 單位:中國移動通信集團(tuán)浙江有限公司杭州分公司
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】4G 概述 技術(shù)特點 趨勢
當(dāng)3G技術(shù)剛剛走入人們的視線尚未完全完全普及之時,對下一代通信技術(shù)的展望早已悄悄地拉開了帷幕。盡管3G技術(shù)與2G相比有著巨大的優(yōu)勢,但并未在技術(shù)層有重大的改變,只是在視頻應(yīng)用上邁出了重要的一步。3G技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個方面的局限:
第一,較高的通信速率。3G雖然標(biāo)稱能達(dá)到2Mbit/s的速率,但平均速率只能達(dá)到384 kbit/s盡管目前3G增強型技術(shù)不斷發(fā)展,但其傳輸速率還有差距。
第二,不能提供動態(tài)范圍多速率業(yè)務(wù)。由于3G空中接口主流的三種體制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心網(wǎng)不具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),難以提供具有多種QoS及性能的多速率業(yè)務(wù)。
第三,不能真正實現(xiàn)不同頻段不同業(yè)務(wù)環(huán)境間的無縫漫游。由于采用不同頻段的不同業(yè)務(wù)環(huán)境需要移動終端配置有相應(yīng)不同的軟、硬件模塊,而3G移動終端目前尚不能實現(xiàn)多業(yè)務(wù)環(huán)境的不同配置。
3G系統(tǒng)以上的局限性使其發(fā)展受到限制,很多公司已經(jīng)開始著手4G概念通信系統(tǒng)的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術(shù)特點以及可能采用的關(guān)鍵技術(shù)。
1 概述 4G 移動通信技術(shù)
4G 移動通信技術(shù)在上世紀(jì)末就已被提出,國際電信聯(lián)盟還將“IMT-2000”及其以后的系統(tǒng)作為計劃工作中的一項,同時在規(guī)劃中提出要在 2010 年完成 4G 的初步商用。進(jìn)入新世紀(jì)以來,隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)飛速發(fā)展和計算機技術(shù)的進(jìn)步,IMT-2000 系統(tǒng)成為了研究的重點,在國際電信聯(lián)盟的支持下,于 2000 年在加拿大成立了專門研究小組,為的是將全球范圍內(nèi)的研究工作組統(tǒng)一化。我國對 4G 技術(shù)越來越關(guān)注,相應(yīng)的研究工作也已經(jīng)正式列入國家 863 項目。可從以下幾點來理解第四代移動通信系統(tǒng):(1)是一種新的無線通信系統(tǒng),其系統(tǒng)是建立在新的頻段上的;(2)以分組數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ),實現(xiàn)其高速率的傳輸;(3)真正的“全球一統(tǒng)”;(4)基于全新網(wǎng)絡(luò)體質(zhì)的系統(tǒng),或者說其無線部分將是對新網(wǎng)絡(luò)的無線接入;(5)將不是單純的通信系統(tǒng),而是融合了數(shù)字通信、數(shù)字音/視頻接受和網(wǎng)絡(luò)計入的嶄新系統(tǒng)。第四代移動通信有其創(chuàng)新之處,和前幾代的系統(tǒng)有很大不同,其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以路由技術(shù)為主,在以往的系統(tǒng)中,核心網(wǎng)絡(luò)只有一個,即移動網(wǎng)絡(luò)的作用。而在第四代通信系統(tǒng)中,它更像是一個統(tǒng)一的固定網(wǎng)絡(luò),具有移動管理的功能,而且可以和有線、無線相連接使用。當(dāng)與無線相接時,接入點具有多種選擇,如無線局域網(wǎng)、蜂窩系統(tǒng)基站等,這些接入方式雖然略有差異,但信令結(jié)構(gòu)是相同的,關(guān)于信息格式,通常有IP 分組和 ATM 信元兩種。此外,無線接入點也有很多變化,用戶可隨時接入,而且在通信過程中還能完成接入點之間的轉(zhuǎn)換。須注意的是,核心網(wǎng)絡(luò)意義重大,需要實時掌握用戶的具置,對用戶的身份進(jìn)行鑒別。
2 4G 移動通信技術(shù)要點
目前,第三代移動通信已經(jīng)開始規(guī)?;逃?,但是其自身所具有的技術(shù)局限性已經(jīng)引起人們的注意,因此世界通信業(yè)界的專家們已經(jīng)將目光投向了后 3G 技術(shù)即 4G 技術(shù)。在 3G向 4G 技術(shù)演進(jìn)過程中產(chǎn)生并發(fā)展了一系列的移動通信新技術(shù),主要包括 OFDM 技術(shù)、智能天線、MUD 技術(shù)等。
2.1 OFDM 技術(shù)
作為一種特殊技術(shù),OFDM 是利用多載波來實現(xiàn)信號的傳輸和接收工作的,該技術(shù)的原理在于,在一定的頻域內(nèi),系統(tǒng)會將已設(shè)置好的信道進(jìn)行劃分,形成多個正交子通道,傳輸工作或窄帶調(diào)制就在子通道上完成,通常信道寬度會比信號的快帶要略寬一些。通過窄帶調(diào)制,可降低高速串行的數(shù)據(jù)速度,使其成為低速的子數(shù)據(jù)流,借助子載波對這些轉(zhuǎn)換后的子數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制,使它們相互正交,最終實現(xiàn)并行傳輸。OFMD 技術(shù)由于能夠抗干擾,頻譜利用率而受到廣泛關(guān)注,成為未來移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
2.2 智能天線技術(shù)
智能天線通過天線陣元信號的加權(quán)幅度和相位來改變陣列的方向圖形狀,具有側(cè)向和調(diào)零功能,能夠把天線陣列方向圖主瓣對準(zhǔn)用戶信號到達(dá)方向,并自適應(yīng)實時跟蹤信號,同時將旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號的到達(dá)方向,從而抑制干擾信號,提高信號的信噪比,改善整個通信系統(tǒng)的性能,并能識別不同入射方向的直射波和反射波。
2.3 MUD 技術(shù)
該技術(shù)是多用戶檢測技術(shù),當(dāng)使用用戶較多時,必然會占據(jù)某個信道,而各自的信號幅度等因素不盡相同,MUD 技術(shù)結(jié)合某些用戶的時間、相位及信號強弱等信息因素進(jìn)行考慮,在此基礎(chǔ)上,對單個用戶的信號狀況進(jìn)行檢測,以實現(xiàn)用戶之間的最佳聯(lián)合檢測。
2.4 無線ATM技術(shù)
WATM 的基本概念是采用標(biāo)準(zhǔn) ATM 信元用于網(wǎng)絡(luò)級功能,同時在無線鏈路中增加無線首標(biāo)/尾標(biāo)用于無線信道專用協(xié)議子層(媒體接入控制、數(shù)據(jù)鏈路控制及無線網(wǎng)絡(luò)控制)。
2.5 IPv6 技術(shù)
IPv6 將地址長度增加了 4 倍,從 IPv4 的 32 位增加到了128 位。IPv6 不僅解決了 IP 地址不夠用的問題,而且提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和服務(wù)質(zhì)量。其主要有這些特性:擴展了 IP 的地址空間;增強了認(rèn)證與私密性;簡化報頭格式,加強了對擴展報頭和選項部分的支持;對數(shù)據(jù)流進(jìn)行標(biāo)識;改進(jìn)移動網(wǎng)絡(luò)和實時通信方面的性能。
3 對4G移動通信技術(shù)發(fā)展趨勢的展望
目前,全球已經(jīng)擁有了一個數(shù)量及其龐大的手機使用團(tuán)體,更多的人在體驗了手機 3G上網(wǎng)以后對手機上網(wǎng)速度有了新的認(rèn)識,使用手機上網(wǎng)的用戶不斷增多,相比較 3G 通信技術(shù),4G 通信技術(shù)在技術(shù)方面具有更大的優(yōu)勢,因此,未來 4G移動通信技術(shù)必然會進(jìn)入一個飛速發(fā)展的時期。
參考文獻(xiàn)
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[2]張玉龍,李志峰,趙勛.對 4G 移動通信技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的展望[J].信息通信,2013,10(31):95-96.
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為提高教學(xué)質(zhì)量,教師除進(jìn)行充分備課外,應(yīng)對學(xué)生情況有實質(zhì)性了解。本科生一般具有基礎(chǔ)知識扎實,邏輯思維能力強,但動手實踐能力較差的特點。這就需要教師在授課中適當(dāng)減少對理論知識的講解,多幫助學(xué)生進(jìn)行實際操作練習(xí)。同時充分調(diào)動學(xué)生的好奇心,在課堂上適當(dāng)為學(xué)生介紹計算機數(shù)據(jù)通信理論的來源及發(fā)展過程,講解一些底層理論,是學(xué)生對計算機數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生好奇心,從而使學(xué)生充分利用課余時間了解學(xué)科的知識,提高其學(xué)習(xí)熱情[2]。
2分析學(xué)科特點
計算機通信技術(shù)是計算機技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合,故計算機通信技術(shù)課程具有以上兩門學(xué)科的特點。
2.1概念類知識點多
作為工科課程,計算機通信技術(shù)的概念較多且基礎(chǔ)要點豐富,這就需要在講解中將相關(guān)概念進(jìn)行串連,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中能有一個清晰的思路;另外計算機通信技術(shù)需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及相關(guān)軟件的使用方能發(fā)揮其作用,故在教學(xué)中應(yīng)針對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo),保證學(xué)生在學(xué)習(xí)中掌握相關(guān)的技巧[3]。
2.2技術(shù)更新快
信息技術(shù)的發(fā)展速度十分快,很多學(xué)校的教學(xué)中都存在這樣的問題:學(xué)生學(xué)習(xí)的知識是即將淘汰的技術(shù),“學(xué)完就扔”已經(jīng)成為很多高校計算機類課程教學(xué)的通病[4]。這需要在教學(xué)中以基礎(chǔ)類知識和最新技術(shù)為主要知識點,在保證學(xué)生能夠了解學(xué)科基礎(chǔ)知識的情況下,以最新技術(shù)為終極教學(xué)目標(biāo)才能保證學(xué)生在學(xué)習(xí)后有用武之地。
3計算機通信技術(shù)教學(xué)中存在的問題
目前在計算機通信技術(shù)的教學(xué)中主要存在以下幾個問題:學(xué)生抽象分析能力較差、理論知識掌握不牢、與實踐結(jié)合能力較差及知識利用率低。
3.1抽象分析能力差
由于在學(xué)習(xí)前對計算機數(shù)據(jù)通信技術(shù)接觸較少,且生活中很難遇到與此相類似的問題,故部分學(xué)生很難將抽象的概念理解透徹。比如說網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的類型以及網(wǎng)絡(luò)層次之間的關(guān)系,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是數(shù)據(jù)交換的規(guī)則,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是將不同計算機間傳遞的數(shù)據(jù)按照規(guī)定的語法進(jìn)行翻譯,從而使不同計算機之間能夠進(jìn)行信息傳輸[6];
3.2理論知識掌握不牢
部分學(xué)生對概念及相關(guān)專業(yè)術(shù)語不理解,這導(dǎo)致學(xué)生在以后的實踐中不能準(zhǔn)確的使用相關(guān)的知識。比如說部分學(xué)生易搞混Mac地址和IP地址的概念,表述中經(jīng)常將二者混為一談,事實上IP地址是網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)記計算機的唯一地址,而Mac地址則是網(wǎng)卡的編號,若不能正確區(qū)分則會導(dǎo)致程序編寫錯誤,功能無法實現(xiàn)。
3.3與實踐結(jié)合能力較差
計算機通信技術(shù)是一門實踐重于理論的課程,在教學(xué)中過于注重理論則導(dǎo)致學(xué)生動手實踐能力較差,部分學(xué)生甚至連布線及局域網(wǎng)設(shè)置都不了解,更不能準(zhǔn)確闡述上網(wǎng)的原理,這也是教學(xué)中的嚴(yán)重失誤。
4數(shù)據(jù)通信技術(shù)的教學(xué)探索
針對以上教學(xué)中存在的問題,本著對學(xué)生負(fù)責(zé)、對社會負(fù)責(zé)的根本原則,以提高教學(xué)質(zhì)量、保證學(xué)習(xí)效果為根本目的,對計算機數(shù)據(jù)通信技術(shù)教學(xué)提出以下幾點建議。
4.1注重教材選擇
好的教材在內(nèi)容設(shè)置上能保證由淺入深、環(huán)環(huán)相扣,并且在知識點的解釋上能夠做到準(zhǔn)確詳實、滴水不漏。選擇合適的教材能夠使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中做到事半功倍,而質(zhì)量較差的讀物則會導(dǎo)致概念晦澀難懂,不利于學(xué)生學(xué)習(xí)。
4.2合理安排學(xué)時
目前專業(yè)課程設(shè)置為計算機通信技術(shù)設(shè)置較少的學(xué)時(一般為32~48學(xué)時),這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中不能詳細(xì)透徹的掌握相關(guān)專業(yè)知識。造成這一現(xiàn)象的根本原因是以減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)為名義,縮減學(xué)生學(xué)時,同時本科四年課程設(shè)置相對不夠合理,本可以在3年學(xué)完的課程分?jǐn)偟?年完成,大量的課余時間一方面豐富了學(xué)生的生活,但卻減少了學(xué)生的學(xué)習(xí)時間,故應(yīng)提高計算機通信技術(shù)的學(xué)時,保證教學(xué)質(zhì)量,提高教學(xué)效果。
4.3注重實驗教學(xué)
計算機通信技術(shù)是一門重視實踐的課程,理論與實踐相結(jié)合才能培養(yǎng)出合格的人才,目前的課程設(shè)置更偏重于理論的學(xué)習(xí),使得培養(yǎng)出的學(xué)生大部分都是理論高手,但動起手來就都不行了。通過設(shè)置任務(wù)型實驗,能極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力,同時還能使學(xué)生為自己提出問題,從而使學(xué)生能夠更加全面的看待問題,提高其適應(yīng)社會的能力。
結(jié)論:
關(guān)鍵詞:無線通信技術(shù);發(fā)展;特點;精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)
中圖分類號:TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2010)18-4912-02
Xi'an University of Architecture and Technology
YANG Bo, WNAG Lei, YANG Chuang-ye
(Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China)
Abstract: Recent years, wireless communication technology has got swift progress, the application of wireless communication technology are more widespread. This paper discusses the development background, concepts, development process, features and trends; the application of wireless communication technology is illustrated with an example from precision-farming.
Key words: Wireless communication technology; development; feature; precision-farming
現(xiàn)今通信技術(shù)在我國迅速發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大和發(fā)展速度越來越快。最初無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)只能實現(xiàn)用戶語音信息的交換,而現(xiàn)在隨著用戶增加對信息交換的多樣性需求,各種無線通信技術(shù)應(yīng)用平臺應(yīng)運而生。隨著蜂窩移動通信、無線寬帶接入,集群通信、衛(wèi)星通信、手機視頻技術(shù)[2]的出現(xiàn),無線通信技術(shù)的應(yīng)用逐漸深入,大大便利了信息的傳播。隨著個人數(shù)據(jù)通信的發(fā)展,功能強大的便攜式數(shù)據(jù)終端以及多媒體終端得到了廣泛的應(yīng)用[3]。為了實現(xiàn)使用戶能夠在任何時間、任何地點均能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的日標(biāo),要求傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)南有線向無線、由同定向移動、由單一業(yè)務(wù)向多媒體業(yè)務(wù)演進(jìn),由此無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了快速的發(fā)展。無線技術(shù)使得人們使用品種廣泛的設(shè)備在世界任何位置訪問數(shù)據(jù)的愿望成為可能。
無線通信技術(shù)包括無線基站、無線終端、應(yīng)用管理服務(wù)器三部分組成,按照傳輸距離可以分為基于IEEE802.15的無線個域網(wǎng)(WPAN)、基于IEEE802.11的無線局域網(wǎng)(WLAN)、基于IEEE802.16的無線城域網(wǎng)(WMAN)、基于IEEE802.20的無線廣域網(wǎng)(WWAN)等四類。無線通信技術(shù)按照不同的要求,可以劃分為不同的類型。例如,按照移動性可以劃分為移動接入式和固定接入式;按照帶寬可以分為寬帶無線接入和窄帶無線接入;按照傳輸距離可以分為長距離無線接入和短距離無線接入等。
1 無線通信技術(shù)的發(fā)展過程
隨著我國改革開放,市場化程度不斷提高,社會發(fā)展的信息化需求迅速增長,人們要通信息化開創(chuàng)新的工作方式、管理方式、商貿(mào)方式、金融方式及消費與生活方式。無線通信也從固定方式發(fā)展為移動方式,帶寬也有窄帶無線接入發(fā)展到寬帶無線接入,移動式無線通信技術(shù)的發(fā)展大約經(jīng)歷了五個階段[4-5]:
1) 20年代初至50年代初,主要為軍用,采用短波頻及電子管技術(shù),末期出現(xiàn)150MHZ VHF單工汽車公用移動電話系統(tǒng)MTS。
2) 50年代到60年代, 此時頻段擴展至UHF450MHZ,器件技術(shù)已向半導(dǎo)體過渡,大都為移動環(huán)境中的專用系統(tǒng)。
3) 70年代初至80年代,初頻段擴展至800MHZ,美國貝爾研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并于70年代末進(jìn)行了AMPS試驗。
4) 80年代初至90年代,為第二代數(shù)字移動通信興起與大發(fā)展階段,并逐步向個人通信業(yè)務(wù)邁進(jìn);此時出現(xiàn)了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、CDMA One、等各類系統(tǒng)與業(yè)務(wù)運行。
5) 90年代中以來,第三代移動通信開始興起,其全球標(biāo)準(zhǔn)化及相應(yīng)融合工作與樣機研制和現(xiàn)場試驗工作在快速推進(jìn)。
2 無線通信技術(shù)的應(yīng)用
無線通信技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛。我國是農(nóng)業(yè)大國,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展越來越重要的作用,也是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢,而無線通信技術(shù)則是實現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是將現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)和農(nóng)機工程裝備技術(shù)相結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)技術(shù),其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的促進(jìn)作用主要體現(xiàn)在:提高農(nóng)作物質(zhì)量、合理有效地使用農(nóng)田資源、減少對農(nóng)田的盲目投入、減少因施肥、施藥所造成的環(huán)境污染、改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,提高生產(chǎn)力[7]。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系包括:定位技術(shù)、遙感遙測技術(shù)、計算技術(shù)、決策技術(shù)、動態(tài)優(yōu)化技術(shù)、專家系統(tǒng)、傳感技術(shù)/傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、射頻識別技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)等。
由于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)自身的特點,其對通信技術(shù)也有一定的要求,主要可以歸納為以下五點:1) 實時性:可及時非連續(xù)地獲取數(shù)據(jù);2) 交互性:節(jié)點之間可相互交換數(shù)據(jù);3) 可使用數(shù)據(jù)/視頻/語音業(yè)務(wù);4) 集成節(jié)點:使數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)視、通信終端集成一體;5) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):采樹狀網(wǎng)絡(luò),增加采集點[8]。
2.1 短距離無線通信技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中用到的短距離無線通信技術(shù)主要包括:1) IrDA具有成本低廉和傳輸安全性高的優(yōu)點。2) WiFi(Wireless Fidelity,IEEE802.11b)無線通信技術(shù)其覆蓋范圍廣,但安裝及使用較為復(fù)雜。3) 藍(lán)牙(Bluetooth,IEEE802.15.1)無線通信技術(shù)可實現(xiàn)全雙工傳輸,但其成本較高,且信號容易擾。4) ZigBee(IEEE802.15.4)無線通信技術(shù)具有低成本、低功耗、性能可靠等優(yōu)點,但傳輸速率較低。
2.2 遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中用到的遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)主要包括:1) GPRS是現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向第二三代移動通信演變的過渡技術(shù),屬于2.5G移動通信技術(shù),在許多方面具有明顯優(yōu)勢:目前GSM網(wǎng)絡(luò)信號無處不在,基本不存在盲區(qū);傳輸速率高;登錄時間短;提供實時在線功能,用戶可長期在線;按流量計費。2) 衛(wèi)星遙感技術(shù)是通過衛(wèi)星的傳感器測得目標(biāo)物體的信息數(shù)據(jù),再通過一定的數(shù)據(jù)處理和分析判讀來探測、識別目標(biāo)物體的通信技術(shù),具有覆蓋面大、信息豐富、時相性強、速度快、高分辨率的優(yōu)點,能夠為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供大量的信息,是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的主要數(shù)據(jù)源。
3 結(jié)束語
無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要綜合運用各種手段和技術(shù),系統(tǒng)地解決我國無線通信技術(shù)發(fā)展機制中存在的問題,以便進(jìn)行科學(xué)建設(shè)和規(guī)劃,滿足各種用戶群體的需求,體現(xiàn)無線通信網(wǎng)絡(luò)的整體優(yōu)勢。而政府管理部門也要做好相應(yīng)配套資源,提供足夠的支撐和保障,才能使無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到更好發(fā)展。
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